對地球起源和演化問題進行系統的科學研究始於十八世紀中葉,至今已經提出多種學說.現在流行的看法是：地球作為一個行星,遠在46億年以前起源於原始太陽星雲.它同其他行星一樣,經歷了吸積、碰撞這樣一些共同的物理演化過程.地球胎形成開始,溫度較低,並無分層結構,只是由於隕石物質的轟擊,放射性衰變致熱和原始地球的重力收縮,才使地球溫度逐漸增加.隨著溫度的升高,地球內部物質也就具有越來越大的可塑性,且有區域性熔融現象.這時,在重力作用下物質分異開始,地球外部較重的物質逐漸下沉,地球內部較輕的物質逐漸上升,一些重的元素（如液態鐵）沉到地球中心,形成一個密度較大的地核（地震波的觀測表明,地球外核是液態的）.物質的對流伴隨著大規模的化學分離,最後地球就逐漸形成現今的地殼、地幔和地核等層次.

在地球演化早期,原始大氣逃逸殆盡.伴隨著物質的重新組合和分化,原先在地球內部的各種氣體透過火山噴發等作用上升到地表成為第二代大氣,後來,因綠色植物的光合作用,進一步發展成為現代大氣.另一方面,地球內部溫度升高,使內部結晶水汽化.隨著地表溫度逐漸下降,氣態水經過凝結、降雨落到地面形成水圈.約在三、四十億年前,地球上開始出現單細胞生命,然後逐步進化為各種各樣的生物,直到人類這樣的高階生物,構成了一個生物圈.